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领跑高分子

领跑高分子

  2500年前,南美洲的一个印第安人把天然橡胶树汁涂在了脚上,在浑然不觉中,空气中的氧分子把橡胶树汁中的长链分子连接起来,树汁变“硬”了,人类有了第一双特殊的“靴子”。

  200年前,一个偶然的发现使人们拥有了橡胶的硫化技术,从而改变了天然橡胶的属性;之后不久,赛璐珞塑料、酚醛树脂、高压聚乙烯、尼龙、碳素纤维等相继问世,人类的智慧创造出无数纷繁复杂的物质材料,改变了世界,也改变了自己。

  而这些遍布在我们生活中每个角落的人造物质,有一个共同的名字,就叫高分子。

  走近高分子

  在科学家眼里,高分子材料就是由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量、最大伸长度可达毫米量级的长链分子,因此,高分子材料又称“聚合物材料”。如果以材料来标志人类社会文明的发展阶段的话,在刚刚过去的20世纪里,以塑料、橡胶和纤维为代表的合成高分子材料占据了“统治地位”。

  中科院长春应化所是我国高分子科学的发祥地、高分子材料的摇篮。中国的第一块合成橡胶——氯丁橡胶以及人造纤维就诞生在这里。

  “高分子材料是现代工业和高新技术产业的重要基腾讯分分彩石,已经成为国民经济的基础产业和国家安全不可或缺的重要保证。”长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室主任杨小牛这样告诉《中国科学报》记者。

  “石油资源短缺和石油资源高分子带来的环境污染,迫切需要发展非石油资源、完全生物降解的生态环境高分子材料;体内和体外一次性医疗制品、组织工程和药物控制释放等生物医用技术,需要发展生物医用高分子材料;硅基半导体材料为核心建立的光电子工业将面临元器件微型化和集成化带来的物理极限和技术挑战,期望发展塑料光电子学。”在科学家眼里,高分子材料的发展关系国家命脉。

  杨小牛领衔的高分子物理与化学国家重点实验室,正是定位于高分子科学的基础研究和高分子材料的高技术研究,选择高分子的高性能化、高分子复杂体系和功能高分子的分子工程为主要研究方向,以建设具有国际一流水平的高分子科学研究平台为目标。

  近年来,他们在高分子科学基础和应用基础研究方面取得了在国际上具有原创性的研究成果。不仅如此,在高分子材料应用研发领域,他们还获得了一批具有自主知识产权、有国际竞争力的重要成果,其中一些在产业化方面取得显著成效。

  基础应用成果丰硕

  值得一提的是,在过渡金属催化的聚合反应新方法方面,实验室获得了多种高区域与立体选择性配位、高共聚能力和高官能团耐受性的新型高效催化剂。

  “这将为高效制备绿色轮胎用高性能橡胶、新概念集成橡胶和功能聚烯烃材料提供新策略。”杨小牛解释说。

  在结晶高分子应力诱导的结构演化方面,学术界有关结晶高分子形变机理的研究一直存在争议。

  “我们指出拉伸过程中晶块滑移发生在小形变而应力诱导的熔融—重结晶发生在大形变;发现应力诱导的熔融—重结晶不遵循经由中介相的多步生长模式,为理解高分子体系结晶机理提供了新思路。”杨小牛介绍说。

  而在有机/高分子发光材料与器件方面,单一高分子白腾讯分分彩光的学术概念适用于全荧光体系和全磷光体系,被国内外学术界公认为实现高分子白光发射的两大途径之一。

  实验室提出了“通过树枝状主体材料与磷光中心一体化发展非掺杂磷光材料”的学术思想,开发出具有国际特色的溶液加工型磷光发光材料体系,为发展高性能叠层OLED 白光器件开辟出全新途径。

  “我们还建成了国内首套医疗器械辐照消毒灭菌装置。”杨小牛兴奋地说。

  长久以来,不含塑化剂和耐辐照老化医用耗材专用料是医用耗材的一大难题。实验室的科研人员为研发反应组合组装新技术,制备出功能化与高性能化的高分子新材料,并成功取代聚氯乙烯、用于制备不含塑化剂的输注与介入类医用耗材,为确保广大患者的治疗安全和身体康复提供了关键新材料。

  同时,他们还开发了反应挤出接枝新技术,解决了抗辐照剂淬灭活性自由基,而其键合到大分子链上又需要活性自由基引发的固有矛盾,制备了抗辐照老化的高性能高分子新材料,实现了采用辐照方法消毒的医用耗材的大规模产业化。

  据杨小牛介绍,实验室的基础、应用基础关键材料研究取得了显著成果,实现了高分子科学与高分子技术的协调并重发展,在基础研究、高技术研究具有开创性、标志性和国际影响力的研究成果,并在部分研究方向取得了不可替代的地位。

  高分子物理与化学国家重点实验室连续五次在“国家化学学科重点实验室评估”中被评为优秀实验室。2004 年获“国家重点实验室计划先进集体”奖(金牛奖)。2011 年获“十一五”国家科技计划执行优秀团队。从综合实力和总体水平衡量,实验室已成为体现我国高分子化学与物理领域研究水平的突出代表之一。

  (原载于《中国科学报》 2015-07-13 第8版 平台)